Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Wśród instalacji elektrycznych służących do przetwarzania i przesyłania energii elektrycznej transformatory są najdroższymi urządzeniami. Mimo to są w stanie pracować bez przerwy przez cały okres eksploatacji, a nawet dłużej, ale pod warunkiem, że na urządzenie nie będą miały wpływu tryby awaryjne. W praktyce zabezpieczenie transformatora służy do zwalczania wszelkich zakłóceń normalnej pracy.

Rodzaje obrażeń

Ryż. 1. Uszkodzenia transformatorów

Ze względu na to, że transformator załączany jest razem z innymi urządzeniami, równie niebezpieczne są uszkodzenia na linii zasilającej, w obwodach niskiego napięcia lub wewnątrz zbiornika.

Wśród obecnie występujących rodzajów wypadków należy wymienić:

  • Zwarcie między uzwojeniami;
  • Krótkie uzwojenie do obudowy;
  • Zwarcia międzyfazowe w linii;
  • Usterki między zakrętami;
  • Uszkodzenie wbudowanego sprzętu;
  • Przegrzanie punktów połączeń, styków elektrycznych;
  • Przerwa w obwodzie, naruszenie integralności punktów połączeń lub uzwojeń;
  • Naruszenie mocowania żelazka, rozładowanie arkuszy przy poluzowaniu wiązań jarzma, a następnie zachodzenie na siebie lub zniszczenie zwojów.

Podział zabezpieczeń transformatora na główne i rezerwowe

Każde uszkodzenie transformatora niesie ze sobą potencjalne zagrożenie zarówno dla integralności sprzętu, jak i niezawodności całego systemu elektroenergetycznego. Dlatego niezwykle ważne jest umiejętne przebudowanie pracy zabezpieczeń w elektrowniach, stacjach trakcyjnych i transformatorowych, lokalnych stacjach transformatorowych i stacjach transformatorowych. W tym celu zabezpieczenia transformatorów są warunkowo podzielone na dwie kategorie - główną i rezerwową.

Zabezpieczenie podstawowe to rodzaj automatyki, który ma na celu analizę stanu wewnętrznego transformatora (uzwojenia, okucia, wyposażenie dodatkowe). Ten typ obejmuje zarówno samo urządzenie, jak i sąsiednie opony, przewody itp.

Zabezpieczenie rezerwowe obejmuje te zakłócenia, które występują poza transformatorem, ale mogą bezpośrednio wpływać na jego przewody i elementy wewnętrzne. Są to wszelkiego rodzaju przeciążenia, zwarcia i przepięcia w liniach, na sąsiednich urządzeniach itp.

Ryż. 2. Zabezpieczenia główne i zapasowe

Odmiany obrony i ich istota

Wszystkie zabezpieczenia transformatorów muszą być wystarczająco szybkie, aby na czas wyłączyć tryb niebezpieczny. Ponieważ w przypadku bardzo dużych wielkości elektrycznych łatwo doprowadzi to do zniszczenia izolacji, uwolnienia metalu, pożarów i innych nieprzyjemnych konsekwencji.

Aby zapobiec przeciążeniom, na transformatorze jest zainstalowany jeden lub inny rodzaj zabezpieczenia. Jaki rodzaj ochrony jest stosowany w podstacjach obniżających napięcie w rozdzielnicach, zależy od lokalnych warunków i cech trybu pracy.

Wzdłużne zabezpieczenie różnicowe

Zakres zastosowania zabezpieczeń różnicowoprądowych obejmuje zarówno sam transformator mocy jak i jego otaczające połączenia aż po mierniki obciążenia prądowego. Za normalny tryb pracy każdego transformatora uważa się równomierną redystrybucję obciążenia między wszystkimi trzema fazami, gdy prąd elektryczny w każdej z nich jest w przybliżeniu taki sam.

Zabezpieczenie różnicowe podłużne porównuje obciążenie prądowe we wszystkich fazach. Ponieważ prąd jest w przybliżeniu taki sam, ich suma geometryczna powinna wynosić zero. W wyniku porównania okazuje się, że obecny składnik jest nieobecny lub jest za mały dla reakcji. Ale gdy tylko jedna faza się zamknie lub natychmiast między kilkoma, prądy w nich nie będą się już kompensować, a ich suma będzie różna od zera, zadziała odcięcie różnicowe.

Ryż. 3. Przykład zabezpieczenia różnicowego

Przekaźnik

Aby zapobiec uszkodzeniu transformatorów, stosuje się odpowiednio dużą liczbę zabezpieczeń przekaźnikowych. Na szczególną uwagę zasługuje jednak przekaźnik kontroli poziomu oleju. Ten typ zapewnia kontrolę nad stanem środowiska izolacyjnego. Strukturalnie przekaźnik jest pływakiem ze stykami, który jest utrzymywany nad stykami obwodu wyzwalającego.

Jeżeli praca awaryjna spowoduje wyciek oleju i późniejszy spadek poniżej normy, po którym może nastąpić awaria, nastąpi wyłączenie. Może być umieszczony w zbiorniku głównym lub mieć zabezpieczenie przekaźnika rezerwowego w ekspanderze, który da wstępny sygnał o rozpoczęciu procesu.

Termiczny

Podstawą zabezpieczenia termicznego w transformatorach jest klasyczna termopara. Jego położenie zależy od rodzaju urządzenia, jego mocy i wymiarów, ponieważ przegrzanie może prowadzić do naruszenia właściwości izolacyjnych, prowadzić do rozszerzalności cieplnej oleju.

Najskuteczniejsze miejsca docelowe to:

  • na górze zbiornika;
  • do przepustów wysokonapięciowych;
  • w uzwojeniach.

Ma dwa etapy - pierwszy włącza wentylatory rezerwowe lub inne środki chłodzące. Drugi, jeśli pierwszy nie zresetuje przegrzania poniżej wartości granicznej, wyłącza transformator.

Bieżące odcięcie

Ryż. 4. Przykład odcięcia prądu

Ten rodzaj zabezpieczenia służy do wyłączania uszkodzeń, które mogły powstać wewnątrz transformatora. Znajduje się z boku wejść zabezpieczanego transformatora, jednak uderzenie obejmuje wszystkie uzwojenia, z których można podać napięcie. Cechą jego zastosowania jest schemat zasilania stosowany w odpowiedniej linii.

Tak więc dla obwodów trójfazowych z izolowanym punktem neutralnym odcięcie prądu musi być ustawione na dwie fazy. W przypadku korzystania z obwodów z solidnie uziemionym przewodem neutralnym należy zastosować zabezpieczenie na każdym połączeniu fazowym. Kiedy transformator jest wyłączony, nie ma żadnego opóźnienia czasowego.

Wadą wyłącznika jest to, że działa on wyłącznie na wysokie prądy. Dlatego niektóre zwarcia międzyfazowe, międzyzwojowe lub doziemne w izolowanym obwodzie neutralnym mogą pozostać niezauważone.W praktyce jest to jeden z najłatwiejszych sposobów wyłączenia transformatora w trybie awaryjnym.

Ochrona gazowa

Przekaźnik gazowy jako rodzaj zabezpieczenia znalazł szerokie zastosowanie w transformatorach olejowych, gdzie rolę dielektryka oddzielającego elementy przewodzące prąd od uziemionej konstrukcji obudowy pełni olej transformatorowy. Podczas normalnej pracy transformatory obniżające napięcie nie działają na ciekły dielektryk, a olej jest w stałym stanie fizycznym.

Ale w przypadku zwarć międzyzwojowych, kontaktu przewodów ze stalą lub innych sytuacji wewnątrz zbiornika, zajarzenia łuku lub nagrzania metalu, dochodzi do miejscowego wrzenia oleju. Z tego miejsca rozpoczyna się uwalnianie gazów, które unoszą się do góry zbiornika.

Ryż. 5. Przykład ochrony gazowej

Dla całego zbiornika punktem górnym jest zbiornik wyrównawczy, dlatego w rurze łączącej zbiornik wyrównawczy z transformatorem montowany jest przekaźnik gazu.Strukturalnie zabezpieczenie gazowe to pływak z dwoma stykami. Po zanurzeniu w oleju pływak jest w pozycji otwartej. Gdy tylko uwolnione gazy wzniosą się przez rurę, pływak opadnie i zamknie styki, transformator olejowy wyłączy się.

Ochrona przed odrzutowcem

Stosowany w transformatorach z uzwojeniem pierwotnym i wtórnym na napięcia 110, 35, 10, 6, 3,3 kV, gdzie istnieje możliwość przełączania napięcia pod obciążeniem. Przełącznik zaczepów pod obciążeniem jest zwykle umieszczany w oddzielnym zbiorniku wewnątrz głównego, co izoluje go od uzwojeń wysokiego napięcia. Pozycje przełączania przełącznika zaczepów pod obciążeniem mogą powodować zarówno zwykłe zjawiska przełączania, jak i awaryjne. Te ostatnie prowadzą do uwolnienia oleju ze zbiornika do ekspandera.

Aby zareagować na takie uszkodzenie, instaluje się zabezpieczenie strumieniowe, ponieważ przepływ oleju z przełącznika zaczepów aktywuje czujnik pomiarowy. Następnie następuje wyłączenie wyłącznika, co spowoduje odłączenie zasilania uzwojeń transformatora

Zabezpieczenie nadprądowe

Ryż. 6. Przykład zabezpieczenia nadprądowego

Zabezpieczenie nadprądowe służy do zadziałania w odpowiedzi na prądy zwarciowe zlokalizowane w bliskiej odległości od źródła. Obejmuje to uszkodzenia zarówno na uzwojeniach, jak i na najbliższych szynach rozdzielni, w otaczającym sprzęcie itp.

W praktyce istnieje duża liczba opcji MTZ:

  • Od wewnętrznych i zewnętrznych zwarć;
  • MTZ z kombinowanym rozruchem napięciowym;
  • Wyzwalacz nadnapięciowy z filtrem składowej przeciwnej napięcia;
  • Odwrotna sekwencja połączona z trójfazowym urządzeniem zwarciowym;

Oprócz trybów awaryjnych, tryb zabezpieczenia przed przeciążeniem można ustawić dla zabezpieczenia nadprądowego. Aby to zrobić, prąd roboczy jest ustawiony w określonych granicach.Ustawienie jest wybierane na podstawie maksymalnej wartości obciążenia, tak aby wyłącznik automatyczny nie zadziałał podczas normalnej pracy.

Zabezpieczenie składowej zerowej prądu

Ryż. 7. Przykład zabezpieczenia składowej zerowej prądu

Przeznaczony do zabezpieczenia transformatora przed ewentualnym zwarciem zarówno jednej jak i dwóch faz do ziemi. Są to sytuacje, gdy w układzie trójfazowym zostaje naruszona symetria obciążenia i suma prądów względem punktu zerowego nie będzie już równa zeru.

Równowaga systemu zostanie zakłócona, co spowoduje przerwę w dostawie prądu po określonym czasie. Często w połączeniu z automatycznym ponownym załączeniem, po czym po kilku sekundach wyłącznik jest ponownie zamykany, na wypadek gdyby zwarcie samo ustąpiło.

Specjalna ochrona zapasowa

Specjalne zabezpieczenie rezerwowe przeznaczone jest do autonomicznej redundancji zabezpieczenia nadprądowego w obwodach prądowych.Może być stosowany zarówno po stronie wysokiego, jak i niskiego transformatora. Ich działanie ukierunkowane jest na maksymalne prądy pierwotne i wtórne, które mogą wystąpić w bezpośrednim sąsiedztwie chronionego obiektu. Praca SRZ z reguły ma opóźnienie czasowe względem głównego zabezpieczenia nadprądowego po stronie 110 - 220 kV.

Bieżąca ochrona krokowa

Podobnie jak poprzednia wersja, jest to rodzaj zabezpieczenia nadprądowego, które jest wbudowane w klucz sekwencji operacji dla różnych uzwojeń. Szeroko stosowany w obwodach, w których odbiorniki są podłączone do źródła o wysokich prądach rozruchowych. Jednak maksymalna czułość zabezpieczenia jest dodatkowo powiązana z napięciem, co zapewnia blokadę automatycznego wyłączenia w przypadku zasilenia zbyt mocnego obciążenia, ponieważ spadek napięcia nie osiąga ustawionego limitu.

Skoki są regulowane w takim odstępie czasu, aby wyłączniki zadziałały po zadziałaniu głównego zabezpieczenia prądowego.

Zabezpieczenie podnapięciowe

W przypadku spadku napięcia zasilającego możliwe są dwa scenariusze - zdalne zwarcie, które jest rozpoznawane przez inne zabezpieczenia jako duże obciążenie lub podłączenie zbyt dużego obciążenia sumarycznego. Obie opcje wpływają niekorzystnie na pracę transformatora, dlatego zarówno w trybie awaryjnym, jak iw przypadku przeciążenia, ustawiana jest zwłoka czasowa, po której następuje jedna z następujących opcji:

  • wyłącz sekcję ratunkową;
  • usunąć z pracy odbiorców niepriorytetowych;
  • automatyczna aktywacja rezerw.

Więcej szczegółów na temat tego rodzaju ochrony w artykule https://www.asutpp.ru/zaschita-minimalnogo-napryazheniya.html

Podobny film

Literatura używana

  • MA Szabad "Ochrona transformatorów 10kV" 1989
  • M. A. Berkowicz. VV Molchanov, VL Semenov „Podstawy technologii zabezpieczeń przekaźników” 1984
  • Zasypkin A.S. "Zabezpieczenie przekaźników transformatorów" 1989
  • Shabad mgr "Zabezpieczenia transformatorów w sieciach dystrybucyjnych" 1981
  • Figurnov EP „Zabezpieczenie przekaźnika” 2004

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria:

Elektryk